(57)【要約】  ＱＫＤ装置内に設置されるＱＫＤシステム・アクティブ・コンバイナ（２００）に関し、上記ＱＫＤ装置は、送信機（１００）と受信機（１１０）とＱＫＤシステム（１０２または１１２）とを備え、送信機（１００）はＱＫＤシステム・アクティブ・コンバイナ（２００）を介して受信機（１１０）へと通信信号を送信し、ＱＫＤシステム・アクティブ・コンバイナ（２００）は受信機に送信される信号の減衰を制御する為に、制御チャネル（２９０）を介して少なくとも１つの可変光減衰器（１５０）を自動的に制御する処理ユニット（２３０）と、その減衰の下流の信号の強度をモニタリングする検出装置又はモニタリング装置（２４０）とを備えるアクティブな減衰システムを備え、処理ユニットは、古典チャネル（２５０）を介してＱＫＤシステム（１１２）によって送信されるＱＢＥＲ情報、又は受信機が受信する信号の強度に基き、可変光減衰器（１５０）を制御する。
2019537863.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の専用通信リンク（２５０、３５０）を介して計算済みのＱＢＥＲ値を、かつ第２の専用通信リンク（２８０、３８０）を介して計算済みの古典チャネル（２０３、２１３）の動作状態を受信するように構成された少なくとも１つの処理ユニット（２３０、３３０）を備え、
前記処理ユニット（２３０、３３０）は、
前記ＱＢＥＲ値および／または前記古典チャネルの動作状態が変化したかどうかを判定し、かつ
少なくとも１つの可変光減衰器（１５０）および／または少なくとも１つの増幅器（１６０）を制御して、前記可変光減衰器（１５０）の減衰および／または前記増幅器（１６０）の利得を自動的に調整し、これによって量子チャネル（１０４、１１４）内の雑音が、秘密鍵の交換を可能にする所定の上限値よりも低くなるようにし、また受信機側の光強度値が所定の範囲内に収まるようにする、
ＱＫＤ装置に実装されるアクティブなチャネル減衰または増幅装置。
【請求項２】
前記ＱＢＥＲ値を計算し、かつ前記第１の専用通信リンク（２５０、３５０）を介して、前記ＱＢＥＲ値を前記処理ユニット（２３０、３３０）へと送信するように構成された量子チャネルモニタリング装置（１０２、１１２）をさらに備える、
請求項１に記載のアクティブなチャネル減衰または増幅装置。
【請求項３】
古典チャネル（２０３、２１３）の動作状態を計算し、かつ前記第２の専用通信リンク（２８０、３８０）を介して、前記古典チャネルの動作状態を前記処理ユニット（２３０、３３０）へと送信するように構成された古典チャネルモニタリング装置（２４０、３４０）をさらに備える、
請求項１または２に記載のアクティブなチャネル減衰または増幅装置。
【請求項４】
前記量子チャネルモニタリング装置はＱＫＤ送信機（１０２）またはＱＫＤ受信機（１１２）である、
請求項１から３のいずれか一項に記載のアクティブなチャネル減衰または増幅装置。
【請求項５】
少なくとも１つの前記可変光減衰器（１５０）および／または前記増幅器（１６０）をさらに備える、
請求項１から４のいずれか一項に記載のアクティブなチャネル減衰または増幅装置。
【請求項６】
前記古典チャネルモニタリング装置（２４０）の上流に配置された複数の前記可変光減衰器（１５０）、および／または前記古典チャネルモニタリング装置（３４０）の下流に配置された複数の前記増幅器（１６０）をさらに備える、
請求項１から５のいずれか一項に記載のアクティブなチャネル減衰または増幅装置。
【請求項７】
前記光強度は−２８ｄＢｍ〜−３ｄＢｍである、
請求項１から６のいずれか一項に記載のアクティブなチャネル減衰または増幅装置。
【請求項８】
ＱＫＤ装置内の送信機（１００）の出力側に設置されるように構成され、かつ請求項１から７に記載のアクティブなチャネル減衰または増幅装置を備え、
前記アクティブなチャネル減衰または増幅装置は減衰装置として機能している、
ＱＫＤシステム・アクティブ・コンバイナ（２００）。
【請求項９】
前記量子チャネルモニタリング装置（１０２）を備える、
請求項８に記載のＱＫＤシステム・アクティブ・コンバイナ（２００）。
【請求項１０】
ＱＫＤ装置内の受信機（１１０）の入力側に設置されるように構成され、
請求項１から７に記載のアクティブなチャネル減衰または増幅装置を備え、
前記アクティブなチャネル減衰または増幅装置は増幅装置として機能する、
ＱＫＤシステム・アクティブ・スプリッタ（３００）。
【請求項１１】
前記量子チャネルモニタリング装置（１１２）を備える、
請求項１０に記載のＱＫＤシステム・アクティブ・スプリッタ（２００）。
【請求項１２】
送信側において
送信機（１００）と、
請求項８に記載のＱＫＤシステム・アクティブ・コンバイナ（２００）と、
受信側において
受信機（１１０）と、
請求項１０に記載のＱＫＤシステム・アクティブ・スプリッタ（３００）と、を備え、
前記送信側と前記受信側とは古典通信ファイバ（１３０）を介して接続されている、
ＱＫＤ装置。
【請求項１３】
チャネル（２１３）の信号強度を推定するために、前記検出装置またはモニタリング装置（２４０、３４０）から受信するモニタリングデータを前記処理ユニット（２３０、３３０）において処理するステップ（５００）と、
前記チャネル（２１３）の前記信号強度を強度範囲と比較し、かつ前記測定済みの強度および前記チャネル（２１３）の所望の強度範囲値間の差を計算するステップ（５１０）と、
前記出力強度が前記所望の強度範囲に収まるように、前記光増幅器（１６０）の利得および／または前記可変光減衰器（１５０）の減衰を修正するステップ（５２０）とを含む、
請求項１２に記載の前記ＱＫＤ装置において実行される減衰または利得方法。
【請求項１４】
前記ＱＫＤシステム（１０２、１１２）の状態をチェックするステップ（６００）と、
ＱＫＤ単一光子検出装置の雑音を測定するステップ（６１０）と、
前記測定済みの雑音が前記ＱＫＤシステム（１０２、１１２）の正しい動作を妨害しているか否かを判定するステップ（６２０）と、
前記妨害がある場合、
ＱＢＥＲ値が前記所定の閾値を下回るように適用する必要がある、ファイバ（１３０）における古典チャネル強度の低下値を計算するステップ（６３０）と、
前記ファイバ（１３０）における前記古典チャネル強度を前記ＱＫＤシステムが正しく動作するのに十分な程度に低下させるために、前記可変光減衰器（１５０）の減衰および／または前記増幅器（１６０）の利得を修正するステップ（６４０）とを含む、
請求項１２に記載の前記ＱＫＤ装置において実行されるＱＫＤ方法。
【請求項１５】
前記ＱＫＤシステム・アクティブ・コンバイナ（２００）の前記処理ユニット（２３０）または前記ＱＫＤアクティブ・スプリッタ（３００）の前記処理ユニット（３３０）が新たなデータを受信したか否かを特定するステップ（４００）と、
実際に受信した場合、
前記受信データが前記量子チャネルのモニタリングに関連しているかどうか、すなわち前記新たなデータを前記ＱＫＤシステム（１０２、１１２）から受信したか否か、あるいは前記新たなデータが前記古典チャネルのモニタリングに関連しているかどうか、すなわち前記新たなデータを前記検出装置またはモニタリング装置（２４０、３４０）から受信したか否かをチェックするステップ（４２０）と、
前記新たなデータを前記検出装置またはモニタリング装置（２４０、３４０）から受信した場合、請求項１３に記載の前記減衰または利得プロセス（４４０）を実行し、前記新たなデータを前記ＱＫＤシステム（１０２、１１２）から受信した場合、請求項１４に記載の前記ＱＫＤプロセス（４５０）を実行するステップ（４３０）とを含む、
請求項１２に記載の前記ＱＫＤ装置において実行される、アクティブなチャネル減衰または増幅方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セキュアなデータ伝送を可能にするための、量子鍵配送（ＱＫＤ：Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｋｅｙ  Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）および波長分割多重（ＷＤＭ：ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ−ｄｉｖｉｓｉｏｎ  ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｄ）ネットワークインフラストラクチャに基づく量子暗号に関する。
【背景技術】
【０００２】
量子鍵配送は、「量子チャネル」を介して「量子ビット」もしくは「量子信号」と呼ばれる単一光子または微弱な（たとえば、平均０．１光子）光信号（パルス）のいずれかを使用して、送信者（「アリス」）と受信者（「ボブ」）との間に鍵を設定することを含む。その安全性が計算の複雑性に依存する従来の暗号化とは異なり、量子暗号の安全性は、未知の状態にある量子系を測定すると、その状態が変化するという量子力学的原理の中の多くの量子力学的原理に基づいている。このため、交換された量子ビットの傍受または測定を試みる盗聴者（「イブ」）は、自身の存在を露呈することになる誤りを発生させる。
【０００３】
量子暗号の概略的な原理について最初に述べられたのは、ＢｅｎｎｅｔｔとＢｒａｓｓａｒｄとによる論文（非特許文献１）においてである。具体的なＱＫＤシステムについては、Ｂｅｎｎｅｔｔに付与された特許文献１、およびＣ．Ｈ．Ｂｅｎｎｅｔｔによる論文（非特許文献２）に記載されている。量子鍵配送を実行するための概略的なプロセスについては、Ｂｏｕｗｍｅｅｓｔｅｒらによる書籍（非特許文献３）に記載されている。量子暗号は、量子物理学、量子光学、情報理論、暗号学および情報学に及ぶ科学分野間で、学際的に開発されてきた。量子暗号の歴史的発展と共に、その基礎および方法の概説が、Ｎ．Ｇｉｓｉｎ、Ｇ．Ｒｉｂｏｒｄｙ、Ｗ．ＴｉｔｔｅｌおよびＨ．Ｚｂｉｎｄｅｎによる論文（非特許文献４）に記載されている。量子暗号または量子鍵配送（ＱＫＤ）は、量子物理学の原理に依存していることから、情報理論的に証明可能な安全性をもって、離れた場所にいる二者、すなわち送信機と受信機との間で秘密鍵を配送できるようにする方法である。
【０００４】
既に上述したように、本方法の安全性は、未知の量子系の量子状態を測定すると、量子系それ自体が変化することから、量子通信チャネル上で盗聴を試みるスパイは、送信機と受信機との間で交換される当該鍵において誤りを発生させることなく当該鍵に関する情報を取得することができず、その結果、盗聴の試みが検出されうるという周知の事実から得られるものである。
【０００５】
以下のセクションでは、「チャネル」という用語は一般的な意味で理解されるべきであり、これはすなわち、光信号が比強度を有する場合など、何らかの物理的特性の変調を表す伝送を行うことができる物理媒体を意味する。ここで、「チャネル」という用語は、多重化媒体を介した論理接続であるという第２の意味を有することに留意しなければならない。たとえば、無線チャネルは物理媒体ではなく、特定波長を有するかまたは特定波長範囲内にある信号である。本明細書の以下において、チャネルという用語を両方の意味で使用することがあるが、それがどちらの意味に関係しているのかは文脈によって明らかになるものとする。
【０００６】
ＱＫＤに基づく暗号化アプリケーションの典型的な実施態様は、主に２つの遠隔地間で暗号化アプリケーションを実行させることから成る。この実施態様は、少なくとも一対の量子鍵配送装置と一対の暗号化アプリケーション装置とが、ＱＫＤを通じて交換される秘密鍵を使用することを含む。各対における一方の装置が一方の場所に設置され、他方の装置が他方の場所に設置される。光ファイバによって実装される量子通信チャネルと、分離された第２の光ファイバによって実装される双方向古典通信チャネルとによって、ＱＫＤ装置が接続される。以下の段落では、ＱＫＤシステムによって使用されるこの古典通信チャネルをサービスチャネルと呼ぶものとする。第２の双方向古典通信チャネルによって、一対の暗号化アプリケーション装置が接続されている。暗号化アプリケーションによって使用されるこの古典通信チャネルを、以下の段落ではデータチャネルと呼ぶものとする。盗聴検出は量子チャネル上で行われ（主に量子的粒子に関係しているため）、サービスチャネル上でも、量子チャネルと平行に走るデータチャネル上でも行われることはない。
【０００７】
量子鍵配送システムにおける量子チャネルおよびサービスチャネルには、いくつかの実装の選択肢がある。最も一般的なものは、それらの通信チャネルを搬送するために別々の物理媒体を使用することである。なお、光通信チャネルを搬送するために使用される物理媒体は、一般に光ファイバ製である。ただし、たとえば自由空間伝搬などの他の媒体も可能である。別々の光ファイバによって搬送される通信チャネルの場合、量子チャネル専用の光ファイバはダークファイバと呼ばれる。双方向サービスチャネルは、２本の別々の光ファイバによっても搬送されている。各ファイバは通信チャネルの一方向を搬送している。この選択肢では、個々のチャネル間には相互作用がない。なぜなら、それらのチャネルが物理的に別個の媒体によって搬送されているからである。
【０００８】
通信チャネルを正しく動作させるためには、受信した論理信号の信号対雑音比が十分に大きいことが重要である。量子光論理信号と古典光論理信号との両方に対してもたらされる光ファイバの影響の１つは、それらの伝搬に沿ってこうした信号が減衰することである。これは、この信号が光ファイバ内を伝搬するときに、信号レベルが低下することを意味している。一方、量子チャネルと古典チャネルとの両方の中の雑音は、主に検出系の雑音によるものである。そのため、この雑音レベルは光ファイバ内の伝搬距離とは無関係である。したがって、信号の伝搬距離が長くなると、通信チャネルの両タイプの信号対雑音比が小さくなる。この効果は、チャネルが動作できる最大伝搬距離（または最大損失値）を導く。古典通信チャネルの場合、そのチャネルが十分に良好な信号対雑音比を有するか否かを判定するのに使用されるパラメータは、受信機に到達する信号の光強度である。このパラメータの値が製造元によって指定された所定の範囲内にある場合、チャネルは正しく動作することになる。量子通信チャネルの場合、そのチャネルが十分に良好な信号対雑音比を有するか否かを判定するのに使用されるパラメータは、量子ビット誤り率（ＱＢＥＲ）と呼ばれている。このパラメータは、何らかの理由で信号対雑音比の逆数となる。ＱＢＥＲ値はＱＫＤシステムによって測定される。ＱＢＥＲ値が所定の閾値を超えたとき、ＱＫＤシステムは量子ビットの交換から秘密鍵を生成することができない。ＱＢＥＲ値が高いほど、信号レートについての誤り率が上昇する。こうした誤り率の上昇は、量子信号の減少、ＱＫＤシステムの何らかのパラメータの改変（たとえば、光学系のアライメントを変更する温度体系の変動、またはＱＫＤ受信機内の単一光子検出装置が有する固有雑音の変化）、または盗聴の試みのいずれかに起因している可能性がある。
【０００９】
ＱＫＤに基づく暗号化アプリケーションを実行するにあたり必要とされる光ファイバの数を削減するために、波長分割多重（ＷＤＭ）技術の研究が数年前から行われてきた。ＷＤＭ技術は数十年前から、複数の古典通信チャネル間で同じ光ファイバを共有するために使用されている。これらの技術は、各古典チャネルに対する特定波長の影響に基づいている。一般に、各チャネルの通信方向はそれぞれ、独自の波長を有する。ＷＤＭコンバイナと呼ばれるコンポーネントを使用することによって、すべてのチャネルが同じ光ファイバによって搬送されるように、すべての波長を結合することが可能である。このファイバの端部では、ＷＤＭスプリッタを使用して異なる波長を有するチャネルを分離し、それらを規定の出力ポートから送信している。同じ技術を、同じ光ファイバ内の量子通信チャネルと古典通信チャネルとの結合にまで拡張することができる。この場合、量子光信号（すなわち、単一光子）は古典信号（すなわち、たとえば１０，０００などの多数の光子からなる強い光パルス）と同じファイバ内を伝搬する。
【００１０】
量子鍵配送と古典通信とを組み合わせたＷＤＭ構成は、９０年代後半からＴｏｗｎｓｅｎｄによる発展性のある研究において探求されてきた（Ｔｏｗｎｓｅｎｄら、１９９７年）。波長分割多重技術を用いた、古典データ伝送システムと同じ光ファイバを共有する量子鍵配送システムの典型的な一つの実施形態を、図１に示している。この図から分かるように、これは通常、光ファイバ１３０を介して接続される送信機１００と受信機１１０とを備える。送信機１００および受信機１１０の両方は、複数のデータ伝送端末１０１、１１１と、複数のＱＫＤシステム１０２、１１２とを組み込んでいる。送信機１００側の各データ伝送端末１０１は古典通信チャネルを介して、受信機１１０側の関連するデータ伝送端末１１１に接続されている。同様に、送信機１００側の各ＱＫＤシステム１０２は量子通信チャネルおよび古典通信チャネルを介して、関連するＱＫＤシステム１１２に接続されている。これらの量子チャネルまたは古典チャネルはそれぞれ、専用の波長値（または、チャネルが双方向の場合は一対の専用波長値）と関連付けられている。量子チャネルまたは古典チャネルを実装している量子光信号または古典光信号は、光ファイバを介して送信機１００から波長コンバイナ１２１（または波長多重化装置）へと送信される。このファイバについて、データチャネルに対しては１０３、量子チャネルに対しては１０４、そしてサービスチャネルに対しては１０５と番号付けされている。波長コンバイナ１２１は、同じ光ファイバ１３０において、個々の光ファイバから到来する異なる波長を有するすべての光信号を結合している。この段階で、すべての通信チャネルは同じ光ファイバ１３０によって搬送され、スペクトル的に分離される。光ファイバ１３０の端部に配置される波長スプリッタ１２２（または波長多重分離装置）により、すべての通信チャネルを物理的に分離することができる。各波長は専用の光ファイバへ向けられている。特定波長値に対応しているこの光ファイバは、適切なデータ伝送端末１１１またはＱＫＤシステム１１２に接続されている。このファイバは、データチャネルに対しては１１３、量子チャネルに対しては１１４、そしてサービスチャネルに対しては１１５と番号付けされている。
【００１１】
量子信号および古典信号に適用されるＷＤＭ技術の主な課題の１つは、古典チャネル信号の強度が量子信号の単一光子レベルの強度よりもはるかに高いということに起因して、古典チャネル信号が量子通信チャネルにおいて雑音を発生させ得ることである。量子チャネルにおいてこのように雑音が増加することにより、ＱＢＥＲ値が上昇することになり、この値が秘密鍵の生成が可能である閾値を超える可能性がある。
【００１２】
光ファイバ内に古典チャネルが存在していることから、量子チャネル内でこのように雑音が増加する理由は２つある。
【００１３】
１−第１の理由については、チャネルクロストークとして定義されている。チャネルクロストークは、波長スプリッタが波長の物理的分離を不完全に行うことによって特徴付けられている。クロストーク品質は、波長Ｌ２に対応する光ファイバ（１１３または１１４または１１５）から発信されるときに波長Ｌ１の光信号に生じる挿入損失（または、他のチャネルと比較された１つのチャネルの分離）によって定量化されている。クロストークによって秘密鍵の交換が禁じられることを回避するために、波長スプリッタ１２２によって高い分離値（たとえば、８０ｄＢを超える）が確保されなければならない。クロストークは線形光学効果である。これは、光ファイバ１３０の入口における波長Ｌ１であるすべての光強度が波長スプリッタ１１２の入口における波長Ｌ１と同じであることを意味する。
【００１４】
２−古典チャネルが存在していることから、量子チャネル内で雑音が増加する第２の理由は、このファイバにおける非線形効果にある。この場合、光ファイバ１３０の入口において波長Ｌ１である光強度は、波長スプリッタ１１２の入口において、Ｌ１とは別の波長（たとえば、Ｌ２）である。したがってこの光強度は、Ｌ１ではなくＬ２に対応している出力ファイバ（１１３または１１４または１１５）に向かって誘導される。量子信号と古典チャネルから到来する雑音とを区別するためのスペクトル的な方法は、何ら存在しない。光ファイバにおいて、量子チャネルに影響を与える最も一般的な非線形効果は、ラマン散乱と呼ばれている。
【００１５】
同じ光ファイバを共有している量子チャネルに対して、古典チャネルのラマン散乱の影響を制限するための標準的な方法として挙げられるのが、これらの古典チャネルの光強度を低下させることである。こうした理由により、図１に示すように、量子チャネルが正しく動作できる光強度値となるまで、古典光信号を可変光減衰器（ＶＯＡ）１５０によって減衰してもよい。古典通信チャネルの光強度が受信機１１０側で低すぎる場合、古典チャネルが正しく動作できる光強度の範囲内に受信機の光強度が収まるまで、古典信号を光増幅器１６０によって増幅することができる。これら２つの特定の課題は、特定の実施態様を有する先行技術を通じて対処されており、これらの実施態様は、量子信号波長で古典信号によって生成された雑音が、伝送光ファイバにおける量子信号の伝送に悪影響を及ぼすことを防止するために、古典信号が量子信号と多重化される前に、これらにディープノッチ光学フィルタリングを適用するという構成を開示している特許文献２で提供されている。
【００１６】
特許文献３では、散乱光子からの雑音を大幅に低減するように、検出系の単一光子検出装置を光学的かつ電子的にゲート制御することにより、前方または後方ラマン散乱およびレイリー散乱に関する課題を克服している装置について記載されている。
【００１７】
Ｅｒａｅｒｄｓら（２０１０年）は、１本の単一ファイバを介した１Ｇｂｐｓのデータ暗号化に基づく実験と、量子チャネル、サービスチャネルおよびデータチャネルの多重化に関する取組みとを共有している。その場合、古典信号および量子信号の両方が光ファイバ１３０内を伝搬するときに量子信号に対するラマン散乱の影響を制限するために、ＶＯＡ１５０を使用して、ＷＤＭコンバイナ１２１の入口でデータチャネルの光強度を制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】米国特許第５３０７４１０号明細書
【特許文献２】米国特許第７２４８６９５号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００８／０２７３７０３号明細書
【非特許文献】
【００１９】
【非特許文献１】「Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｃｒｙｐｔｏｇｒａｐｈｙ：Ｐｕｂｌｉｃ  ｋｅｙ  ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｃｏｉｎ  ｔｏｓｓｉｎｇ」、１９８４年にインドのバンガロールで開催されたコンピュータ、システムおよび信号処理に関する国際会議の議事録、１７５〜１７９頁（ＩＥＥＥ、ニューヨーク、１９８４年）
【非特許文献２】「Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｃｒｙｐｔｏｇｒａｐｈｙ  Ｕｓｉｎｇ  Ａｎｙ  Ｔｗｏ  Ｎｏｎ−Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｓｔａｔｅｓ」と題された、フィジカル・レビュー・レター誌の第６８巻の論文３１２１（１９９２）
【非特許文献３】「Ｔｈｅ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  ｏｆ  Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ」、シュプリンガー出版社（２００１）、第２．３章、２７〜３３頁
【非特許文献４】「Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｃｒｙｐｔｏｇｒａｐｈｙ」、レビュー・オブ・モダン・フィジックス誌の第７４巻、第１４５章（２００２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
しかしながら、上記の対処がなされた主な技術的課題は、実行において動的展開を伴わない、事前定義された量子通信チャネルおよび古典通信チャネルのセットに関連している。これらの実施態様のいくつかの応用例では、波長分割多重インフラストラクチャへのデータ伝送端末および／またはＱＫＤシステムの追加、またはこれからの削除が可能となることに、ユーザにとって特別の利点がある。たとえば、ユーザが送信機と受信機との間で交換されるデータ量および／またはデータの種類（たとえば、映像、音声、データベース）を増加させたい場合、データチャネルを追加することが妥当となり得、その一方でデータチャネルが不要である場合は、チャネルを削除すると有益であり得る。一例として、古典チャネルを追加すると、光ファイバ１３０内のラマン散乱の強度レベルを上昇させ、これは結果として、ＱＢＥＲの上昇をもたらし得、この値が秘密鍵の交換を可能である閾値を超えることになる。したがって、チャネルを追加するたびに、量子チャネルと古典チャネルとの両方が確実に正しく動作するように、ＶＯＡ１５０および光増幅器１６０の設定を調整する必要がある。それでもなお、調整を実現することは困難なステップであり、これはなぜなら、既に稼働中であり、したがって、ネットワーク全体の運用に影響を与える可能性があるデータチャネルの中断につながるためである。
【００２１】
このため、データチャネルまたは量子チャネルを波長分割多重通信インフラストラクチャに追加またはこれから削除したときに、ＱＫＤシステムとデータ伝送端末との両方が確実に正しく動作することを確実にするために、多くの場合実際のチャネル数を手動で調整することが必要となる。この手動による調整は、オペレータの介入を必要とするので手間を要し、かつコストがかかる。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
したがって、チャネルを追加または削除するときに、ＱＫＤおよび古典通信の正しい動作を有効にする装置を得ることに、特別の利点がある可能性がある。これこそが本発明の主な目的である。
【００２３】
本発明の主な目的は、たとえばチャネルを追加または削除したときなど、ＷＤＭ通信ネットワークアーキテクチャが変更された場合に、ＱＫＤおよびデータ伝送端末通信の適切な動作を可能にする動的調整装置を提供することである。
【００２４】
上記の本発明の目的は、データリンクまたは量子リンクを追加または削除するときの、システム全体のシャットダウンリスクの解消を可能にすることをさらなる特徴とする、前文および説明に記載の装置ならびに方法によって達成される。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の主な利点は、ＷＤＭ構成を利用する古典通信インフラストラクチャに含まれるＱＫＤインフラストラクチャの自動実行にある。したがって、この構成は、送信機におけるデータ通信および古典通信の減衰の動的な調整を有効にする一方、受信機におけるデータ信号および古典信号の増幅の動的な調整をも有効にする。そのように行うことにより、チャネルが追加または削除されると、本システムは、ＱＫＤシステムを通じたデータ伝送および量子鍵配送の両方を可能にする減衰信号値および増幅信号値を定義するために、減衰信号サイクルおよび／または増幅信号サイクルを実行する。
【００２６】
本発明の概略的な特徴の１つは、送信機をＱＫＤシステム・アクティブ・コンバイナに接続し、受信機をＱＫＤシステム・アクティブ・スプリッタに接続して、送信機１００および受信機１１０によって通信時に使用されるチャネル数に応じて、信号減衰および信号利得の調整を可能にすることである。そうすることにより、本システムは、構成が変更されたとき、これはすなわち、通信チャネルが追加されるか、または依然として鍵の同期および交換を行うことができるＱＫＤシステム、および、中断することなく継続的に動作できるデータ伝送端末が削除されたときでも、自身の動作が確実に適切に行われるようにすることができる。その上、量子チャネルが追加または削除されたとき、ＱＫＤシステムは依然として定義された鍵レートで鍵の同期および交換を行うことができ、データ伝送端末は、中断することなく継続的に動作することができる。
【００２７】
本発明の別の目的は、不適切な減衰または増幅による不具合と盗聴の試みとを区別することができる、ＱＫＤ−ＷＤＭシステム用の盗聴検出方法を提供することである。
【００２８】
このため、本発明の第１の態様は、第１の専用通信リンクを介して計算済みのＱＢＥＲ値を、かつ第２の専用通信リンクを介して計算済みの古典チャネルの動作状態を受信するように構成された少なくとも１つの処理ユニットとを備え、前記処理ユニットは、前記ＱＢＥＲ値および／または前記古典チャネルの動作状態が変化したかどうかを判定し、かつ、少なくとも１つの可変光減衰器および／または少なくとも１つの増幅器を制御して、前記可変光減衰器の減衰および／または前記増幅器の利得を自動的に調整し、これによって量子チャネル内の雑音が、秘密鍵の交換を可能にする所定の上限値よりも低くなるようにし、また受信機側の光強度値が所定の範囲内に収まるようにする、ＱＫＤシステムに実装されるアクティブなチャネルの減衰装置または増幅装置に関する。したがって、減衰または増幅プロセスは自動的に調整されている。
【００２９】
本発明の好ましい実施形態によれば、前記アクティブなチャネル減衰または増幅装置は、前記ＱＢＥＲ値を計算し、かつ前記第１の専用通信リンクを介して、前記ＱＢＥＲ値を前記処理ユニットへと送信するように構成された量子チャネルモニタリング装置をさらに備える。
【００３０】
好ましくは、前記アクティブなチャネル減衰または増幅装置は、古典チャネルの動作状態を計算し、かつ前記第２の専用通信リンクを介して、前記古典チャネルの動作状態を前記処理ユニットへと送信するように構成された古典チャネルモニタリング装置をさらに備える。
【００３１】
本発明の好ましい実施形態によれば、前記量子チャネルモニタリング装置はＱＫＤ送信機またはＱＫＤ受信機である。
【００３２】
好ましくは、前記アクティブなチャネル減衰または増幅装置は、前記少なくとも１つの可変光減衰器および／または前記増幅器をさらに備える。
【００３３】
有利には、前記アクティブなチャネル減衰または増幅装置は、前記古典チャネルモニタリング装置の上流に配置された複数の可変光減衰器、および／または前記古典チャネルモニタリング装置の下流に配置された複数の増幅器をさらに備える。
【００３４】
好ましくは、前記光強度は−２８ｄＢｍ〜−３ｄＢｍである。この範囲内にある場合、前記ＱＫＤシステムは正しく動作している。
【００３５】
本発明の第２の態様は、ＱＫＤ装置内の送信機の出力側に設置されるように構成され、かつ本発明の前記第１の態様によるアクティブなチャネル減衰または増幅装置を備えるＱＫＤシステム・アクティブ・コンバイナであって、前記アクティブなチャネル減衰または増幅装置は減衰装置として機能している、ＱＫＤシステム・アクティブ・コンバイナに関する。
【００３６】
好ましくは、前記ＱＫＤシステム・アクティブ・コンバイナは前記量子チャネルモニタリング装置を備える。
【００３７】
本発明の第３の態様は、ＱＫＤ装置内の受信機の入力側に設置されるように構成され、かつ本発明の前記第１の態様によるアクティブなチャネル減衰または増幅装置を備えるＱＫＤシステム・アクティブ・スプリッタであって、前記アクティブなチャネル減衰または増幅装置は増幅装置として機能している、ＱＫＤシステム・アクティブ・スプリッタに関する。
【００３８】
好ましくは、前記ＱＫＤシステム・アクティブ・スプリッタは前記量子チャネルモニタリング装置を備える。
【００３９】
本発明の第４の態様は、送信側において送信機と、本発明の前記第２の態様によるＱＫＤシステム・アクティブ・コンバイナとを、かつ受信側において受信機と、本発明の前記第３の態様によるＱＫＤシステム・アクティブ・スプリッタとを備え、前記送信側と前記受信側とは古典通信ファイバを介して接続されている、ＱＫＤ装置に関する。
【００４０】
本発明の第５の態様は、本発明の前記第４の態様による前記ＱＫＤ装置において実行される減衰または利得方法に関し、前記方法は、チャネルの信号強度を推定するために、前記検出装置またはモニタリング装置から受信するモニタリングデータを前記処理ユニットにおいて処理するステップと、前記チャネルの信号強度を強度範囲と比較し、かつ前記測定済みの強度および前記チャネルの所望の強度範囲値間の差を計算するステップと、前記光増幅器の利得および／または前記可変光減衰器の減衰を前記出力強度が前記所望の強度範囲に収まるように修正するステップとを含む。
【００４１】
本発明の第６の態様は、本発明の前記第４の態様による前記ＱＫＤ装置において実行されるＱＫＤ方法に関し、前記方法は、前記ＱＫＤシステムの状態をチェックするステップと、ＱＫＤ単一光子検出装置の雑音を測定するステップと、前記測定済みの雑音が前記ＱＫＤシステムの正しい動作を妨害しているかどうかを判定するステップと、前記妨害がある場合、ＱＢＥＲ値が前記所定の閾値を下回るようにするために適用される必要がある、ファイバにおける古典チャネル強度の低下値を計算するステップと、前記ファイバにおける前記古典チャネル強度を前記ＱＫＤシステムが正しく動作するのに十分な程度に低下させるために、前記可変光減衰器の減衰および／または前記増幅器の利得を修正するステップとを含む。
【００４２】
本発明の第７の態様は、本発明の前記第４の態様による前記ＱＫＤ装置において実行される、アクティブなチャネル減衰または増幅方法に関する。前記方法は、前記ＱＫＤシステム・アクティブ・コンバイナの前記処理ユニットまたは前記ＱＫＤアクティブ・スプリッタの前記処理ユニットが新たなデータを受信したかどうかを特定するステップと、実際に受信した場合、前記受信データが前記量子チャネルのモニタリングに関連しているか否か、すなわち前記新たなデータを前記ＱＫＤシステムから受信したか否か、あるいは前記新たなデータが前記古典チャネルのモニタリングに関連しているか否か、すなわち前記新たなデータを前記検出装置またはモニタリング装置から受信したか否かをチェックするステップと、前記新たなデータを前記検出装置またはモニタリング装置から受信した場合、本発明の前記第５の態様による前記減衰または利得プロセスを実行し、前記新たなデータを前記ＱＫＤシステムから受信した場合、本発明の前記第６の態様による前記ＱＫＤプロセスを実行するステップとを含む。
【００４３】
ここで本発明について、例示的かつ非限定的な目的を有する以下の図面によって示されている、好ましい実施形態の以下の説明においてより詳細に記載するものとする。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】先行技術であるＷＤＭベースの量子鍵配送装置を示した概略図である。
【図２】本発明の第１の実施形態による、ＷＤＭベースの量子鍵配送装置を示した概略図である。
【図３Ａ】本発明の第２の実施形態および第３の実施形態による、ＷＤＭベースの量子鍵配送装置を示した概略図である。
【図３Ｂ】本発明の第２の実施形態および第３の実施形態による、ＷＤＭベースの量子鍵配送装置を示した概略図である。
【図４】本発明の好ましい実施形態による、ある方法を示したブロック図である。
【図５】本発明の好ましい実施形態による、モニタ処理の方法を示したブロック図である。
【図６】本発明の好ましい実施形態による、ＱＫＤプロセスを示したブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
本発明の一実施形態を図２に示す。本実施形態は、１つのＱＫＤシステムおよび１つのデータ伝送端末のみのペアが同じ光ファイバを共有している場合に限定されている。この簡素な事例により、本発明についてより明確に記載することが可能となる。図２に示すように、検討しているシナリオ全体は、先行技術（図１）と同様に、送信機１００と受信機１１０とを備える。これらに加えて本シナリオは、送信機１００の出力側に配置されたＱＫＤシステム・アクティブ・コンバイナ２００と呼ばれる装置と、受信機１１０の入力側に配置されたＱＫＤシステム・アクティブ・スプリッタ３００と呼ばれる装置とをさらに備える。ＱＫＤシステム・アクティブ・コンバイナ２００とＱＫＤシステム・アクティブ・スプリッタ３００とを、光ファイバ１３０によって接続している。
【００４６】
本システム全体、すなわち送信機、受信機、コンバイナおよびスプリッタを含むＱＫＤ装置は、本発明の一態様である。ただし、コンバイナとスプリッタとの両方が、それら自体本発明の態様でもあることに留意することが重要である。
【００４７】
本発明の目的は、概して同じ光ファイバを共有している古典チャネルと量子チャネルとが、いかなるときも確実に自律的な動作を行うようにすることである。もちろん、通信チャネルのいずれにも変更がなければ、一旦、減衰器１５０および光増幅器１６０の設定が正しく調整されれば、すべてのチャネルが正しく動作する。したがって、本発明における主な活動は、通信チャネルに変化が生じたとき、またはその直後に行われる。このため、ＱＫＤシステム・アクティブ・コンバイナ２００およびＱＫＤシステム・アクティブ・スプリッタ３００の役割としては、
１）それらのチャネルの１つに何らかの変化が生じたか、または何らかの問題があるかどうかを検証するために、古典チャネルおよび量子チャネルからデータを収集することと、
２）何らかの変化や問題が検出された場合、すべてのチャネルが正しい動作状態となるように設定を変更すべく、互いに連携しなければならないこととが挙げられる。
【００４８】
その目的を達成することができるようにするために、ＱＫＤアクティブ・コンバイナ２００およびＱＫＤシステム・アクティブ・スプリッタ３００には、データを収集し、これを処理し、かつ他の装置に命令を送信することができる処理ユニット（２３０および３３０）が必要である。これらの処理ユニット（２３０および３３０）を、たとえばＣＰＵで作製することができる。
【００４９】
第１の役割を果たすことができるようにするために、処理ユニット（２３０および３３０）はチャネルモニタリング装置に接続される必要がある。外部にある量子チャネル上のモニタリング装置はいずれも、ＱＫＤの定義により量子データのフローに誤りを発生させることになる。したがって、量子チャネル用のモニタリング装置は、ＱＫＤ送信機１０２およびＱＫＤ受信機１１２としている。両者は、量子チャネルのＱＢＥＲ値を計算するために互いに連携している。本発明では、このＱＢＥＲ値を専用の通信リンク（２５０および３５０）を介して処理ユニット（２３０および３３０）に送信することができる。これらの通信リンク（２５０および３５０）は、たとえば銅線で作製されることができる。古典チャネルが正しく動作しているか否かをチェックするために、これをモニタリングするいくつかの方法がある。たとえば、その光強度を測定するか、またはその瞬時ビット誤り率を測定することができる。古典チャネルのモニタリングはいかなる種類のものでも、モニタリング中のチャネルにおける光信号の一部を収集する検出システムと、検出システムの測定結果に基づいて、予想されるモニタリング値を抽出する前処理ステージとを要する。これら２つの機能を組み合わせることは、モニタリングシステム２４０または３４０によって実現されている。この検出システムを、古典チャネル光の一部を取り出す光カプラと、少なくとも１つの光センサとで作製することができる。前処理ステージは、アナログ電子機器またはデジタル電子機器で作製することができる。通信リンク２８０および３８０を介して、モニタリングシステム２４０および３４０はそれぞれ、処理ユニット２３０および３３０に接続されている。モニタリングシステム２４０および３４０による結果は、これらのリンク２８０および３８０を介して、処理ユニット２３０および３３０へと送信される。モニタリング装置（量子チャネルについては１０２および１１２、または古典チャネルについては２４０および３４０）から受信したデータは、次いで変化したモニタリング信号があるか否か、またはチャネルの１つに何らかの問題があるか否かを検証するために、処理ユニット２３０および３３０によって処理される。
【００５０】
第２の役割を果たすことができるようにするために、処理ユニット（２３０および３３０）をＶＯＡ１５０および光増幅器１６０に接続する必要がある。これらの接続部２９０および３９０を、たとえば銅線で作製することができ、またこれらを使用して、処理ユニット２３０とＶＯＡ１５０、および処理ユニット３３０と光増幅器１６０との通信をそれぞれ可能にすることができる。これらの通信を介して、処理ユニット２３０はＶＯＡ１５０の減衰値を、古典チャネルに起因する量子チャネル内の雑音が、秘密鍵の交換を可能にする程度に十分低くなる（すなわち、ＱＢＥＲ値が所定の閾値を下回る）ように、調整することができる。同様に、通信リンク３９０を介して通信を行うことにより、処理ユニット３３０が光増幅器１６０の利得値を、古典チャネルが正しく動作するように（すなわち、受信機側の光強度値が所定の範囲内に収まるように）調整することができる。したがって、処理ユニット２３０または３３０によって何らかの変化または問題が検出された場合、すべてのチャネルが正しく動作するように、処理ユニット２３０または３３０が古典チャネルの光強度レベルを調整することができる。２つの処理ユニット２３０および３３０が望む場合、これらはＱＫＤシステム１０２および１１２のサービスチャネルを介して通信し合うことができる。図２に示されるように、本発明はＷＤＭ多重化ステージ１２１およびＷＤＭ多重分離ステージ１２２に位置する。本発明をそれらのステージに統合するにあたり、いくつかの選択肢が存在する。図２において、ＶＯＡ１５０によって減衰され、光ファイバ２０３内を伝搬する光の一部を取り出すモニタリング装置２４０によってモニタリングされる前に、すべての古典チャネルがまずＷＤＭ多重化２１５の第１のステージで共に多重化されるという選択肢を提示している。この光ファイバ２０３は、ＷＤＭ多重化ステージ２１５の第１ステージとＷＤＭ多重化ステージ１２１の最終ステージとをリンクしている。この選択肢では、すべての古典チャネルが同時に減衰かつモニタリングされる。同じファイバ１３０内で量子チャネルと古典チャネルとを結合するためにＷＤＭ多重化ステージ１２１の最終ステージが使用される。本発明を統合する対称的な方法を、ＱＫＤアクティブ・スプリッタ３００において示している。第１の多重化ステージは、ＷＤＭスプリッタ１２２に実装される。このＷＤＭスプリッタでは、同じ光ファイバ２１３内ですべての古典チャネルを送出するが、量子チャネルは専用ファイバ１１４内で送出している。すべての古典チャネルは、ファイバ２１３内の光の一部を取り出す単一のモニタリングシステム３４０でモニタリングされ、次いでファイバ２１３上に位置する単一の光増幅器１６０によって増幅される。その後、すべての古典チャネルはＷＤＭスプリッタ３１５の最終ステージによって分離される。光ファイバ１１３および１１５によって、このスプリッタ３１５の出力ポートを受信機に接続している。
【００５１】
あるいは、図３ａおよび図３ｂに代替実施形態を記載している。
【００５２】
上述したように、本発明の統合については、ＷＤＭのステージと比較していくつかの選択肢が存在する。とりわけ、図２のようにすべての古典チャネルを同時にモニタリングすることも、あるいは別々にモニタリングすることも検討できる。加えて、古典チャネルの減衰を図２のように一斉に、またはいくつかのＶＯＡ１５０で別々に行うことができる。光増幅器１６０に対しても同様に検討を行うことにより、これらのうちの１つをすべてのチャネル上で一度に動作させることもできるし、あるいはいくつかの増幅器１６０を使用して、古典チャネルを増幅することもできる。図３ａは、図２の選択肢に対する１つの別の実施形態を示す。この場合、すべての古典通信チャネルは、送信機側のモニタリング装置２４０によって、かつ受信機側のモニタリング装置３４０によって同時にモニタリングされる。本構成は、図２に示す選択肢と類似している。図３ａと図２との相違点は、古典チャネルの減衰方法と増幅方法とにある。図３ａでは、古典チャネルと同数のＶＯＡ１５０が存在する。古典チャネル送信機とＷＤＭ多重化装置２１５との間の光ファイバ上に、これらをすべて配置している。処理ユニット２３０は、これらに別々に作動してもよいし、別々に作動しなくてもよい。さらに、図３ａでは古典チャネルと同数の光増幅器１６０が存在する。すべての増幅器１６０は、ＷＤＭ多重分離装置３１５と古典チャネル受信機との間の光ファイバ上に、すべての増幅器１６０を配置している。処理ユニット３３０は、これらに別々に作動してもよいし、別々に作動しなくてもよい。
【００５３】
そうすることによって、本システムは、特定のチャネル上で調整可能であり専用の減衰変化または利得変化をもたらすことができる。
【００５４】
図３ｂは、各ＱＫＤシステム１０２がＱＫＤシステム・アクティブ・コンバイナ２００の内部にあり、同様に各ＱＫＤシステム１１２がＱＫＤシステム・アクティブ・スプリッタ３００の内部にある、図３ａの実施形態に対する代替の実施形態を示す。この場合、ＱＫＤシステム・アクティブ・コンバイナ２００は、チャネル２１０におけるデータおよび通信信号の減衰用の動的アダプタとして機能する。同様に、ＱＫＤシステム・アクティブ・スプリッタ３００は、チャネル３１０におけるデータおよび通信信号の増幅用の動的アダプタとして機能する。
【００５５】
図４は、ＱＫＤおよび通信システム動作時の本装置の挙動に関する方法全体を示す。本方法の主な態様は、送信機１００または受信機１１０においてチャネルを追加または削除したときに、データ伝送およびＱＫＤプロセスを確実に行うために、ＱＫＤシステム・アクティブ・コンバイナ２００およびＱＫＤシステム・アクティブ・スプリッタ３００が送信機１００、受信機１１０およびメインチャネル１３０とどのように連携するかについての記載となっている。
【００５６】
第１のステップ４００は、ＱＫＤシステム・アクティブ・コンバイナ２００の処理ユニット２３０またはＱＫＤアクティブ・スプリッタ３００の処理ユニット３３０が新たなデータを受信したか否かを特定することから成る。「いいえ」の場合、処理ユニット２３０または３３０はステップ４１０からステップ４００へと戻る。すなわち、処理ユニットは新たなデータを待機することになる。処理ユニットのうちの少なくとも一方がデータを受信した場合、処理ユニットはステップ４１０からステップ４２０へと進む。一方では、前記新たなデータはモニタリングシステム２４０によって、またはＱＫＤシステム１０２によって生成され得、他方では、前記新たなデータはモニタリングシステム３４０によって、またはＱＫＤシステム１１２によって生成され得る。ステップ４２０は、受信したデータが量子チャネルのモニタリングに関連しているか、または古典チャネルのモニタリングに関連しているかをチェックすることから成る。
【００５７】
前記新たなデータをモニタリングシステム２４０または３４０から受信した場合、ステップ４３０で、処理ユニット２３０および３３０は「減衰または利得プロセス」と定義されたステップ４４０を開始する。このステップ４４０は、それ自体が図５に示す内容を有するプロセス全体である。
【００５８】
前記新たなデータをＱＫＤシステム１０２または１１２のいずれかから受信した場合、ステップ４３０で、処理ユニット２３０および３３０は「ＱＫＤプロセス」と定義されたステップ４５０を開始する。このステップ４５０は、それ自体が図６に示す内容を有するプロセス全体である。
【００５９】
図５は、図４のステップ４４０で示す減衰または利得プロセスに関連した詳細な方法を示す。
【００６０】
このプロセスは、古典チャネルの光強度を推定するために、モニタリングデータを処理するステップ（ステップ５００）によってまず開始される。このプロセスは、モニタリングシステム２４０またはモニタリングシステム３４０から受信したデータを用いて、処理ユニット２３０および３３０によって行われる。このステップ５００の結果は、チャネル２１３における信号強度値である。第２のステップ５１０は、ファイバ２１３内の信号強度を、古典チャネルを正しく動作させるための受信機側の強度範囲と比較することから成る。当該信号強度がこの範囲外である場合、処理ユニット３３０は、ステップ５００で測定済みの出力強度とチャネル２１３における出力強度の標準範囲値との差を計算する。信号強度（または光強度）の標準範囲値は、−２８ｄＢｍ〜−３ｄＢｍである。測定済みの出力強度が指定範囲外である場合、最終ステップ５２０は、出力強度が指定範囲に収まるように、光増幅器１６０の利得およびＶＯＡ１５０の減衰を修正することから成る。
【００６１】
図６は、図４のステップ４５０で示すＱＫＤプロセスに関連した詳細な方法を示す。
【００６２】
このプロセスは、ＱＫＤシステム１０２および１１２の状態チェックからまず開始される（ステップ６００）。このステップ６００は、たとえば以下の質問に対する回答を含む基本的な検証から成る。本システムの電源は入っているか。電源は正しく動作しているか。サービスチャネルの接続は良好か。次いでこのステップ６００に、古典チャネルによって発生する可能性がある量子チャネル上の雑音に特化した第２のステップ６１０が続く。ステップ６１０は、ＱＫＤ単一光子検出装置の雑音測定から成る（これは、たとえば量子ビットを送信せずに検出装置を作動させることによって、実行できる）。ステップ６１０の最後に、ＱＫＤシステムによって実行された状態チェックおよび雑音測定の結果が、処理ユニット２３０および３３０へと送信される。両方の処理ユニットがそれらの結果を処理し、かつＱＫＤシステムが正しく動作できる状態にあるかどうかを判定する。これは、古典チャネルによって別途雑音が発生すると、所定の閾値を超えるＱＢＥＲ値がもたらされる可能性があることを意味する。古典チャネルによって発生した雑音が、ＱＫＤシステムが正しく動作できる程度に十分低い場合、ステップ６２０で、処理ユニット２３０および３３０はステップ４００へと直接戻る。古典チャネルによって発生した雑音がＱＫＤシステムが正しく動作できないほど、大きすぎる場合、ステップ６２０で、処理ユニット２３０および３３０はステップ６３０へと進む。
【００６３】
ステップ６３０は、ＱＢＥＲ値が所定の閾値を下回るように適用する必要がある、ファイバ１３０における古典チャネル強度の低下値を、処理ユニット２３０および３３０が計算することから成る。この計算値は、たとえばＹｄＢとなる。最終ステップ６４０は、以下の両方を得るために、ＶＯＡ１５０の減衰、および、増幅器１６０の利得を修正することから成る。これらはすなわち、
１−ＱＫＤシステムが正しく動作できる程度に十分低い、ファイバ１３０における古典チャネル強度（すなわち、少なくともＹｄＢの値だけ減衰すること）および
２−古典チャネルを正しく動作させるための指定範囲内にある、受信機側の古典チャネルの光強度（すなわち、減衰の場合の値（〜ＹｄＢ）と同様の利得値で増幅すること）である。その後、処理ユニット２３０および３３０はステップ４００へと進み、新たなデータを待機する。
【図１】
2019537863.tif 000003
【図２】
2019537863.tif 000004
【図３Ａ】
2019537863.tif 000005
【図３Ｂ】
2019537863.tif 000006
【図４】
2019537863.tif 000007
【図５】
2019537863.tif 000008
【図６】
2019537863.tif 000009
【国際調査報告】
2019537863.tif 000010
2019537863.tif 000011
2019537863.tif 000012